“智能材料”可使蛋白质形成晶体

2011-6-27 11:04 来源: 中国科学院
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  英国科学家已经研发出了一种新方法,利用“智能材料”来使蛋白质结晶,这种智能材料能记住分子的形状和“性格”。科学家们表示,发表于6月20日《美国国家科学院院刊》上的这项最新技术,有望通过帮助科学家确定靶向蛋白的结构从而研发出新药。

  研发新药的过程一般如下:科学家们会先找出一个与疾病有关的蛋白质;接着设计出一个能同该蛋白质相互作用的分子,来刺激或者阻止该蛋白质的功能。为了做到这一点,需要首先了解目标蛋白质的结构。

  一项名为X射线晶体学的技术能被用来分析一个蛋白质晶体内原子的排列,但是,让蛋白质从溶液中析出并形成晶体是一个主要的障碍。随着科学家们在基因组学和蛋白质组学领域不断取得新进展,可以作为潜在靶向药物的蛋白质的数量呈指数级增加,科学家们使用了很多蛋白质进行试验,然而目前的方法获得有用晶体的成功率不足20%。

  现在,英国帝国理工学院和萨里大学的科学家使用名为“分子印迹聚合物(MIPs)”的材料,研发出了一种更有效的制造蛋白质晶体的方法。MIPs是一种由小单元组成的化合物,这些小单元紧紧包围着一个分子,当其中的分子被提取出来后,会留下一个洞穴,这个洞穴能够保持其形状,并对靶向分子具有很强的亲合性。这种属性使MIPs成为一个理想的成核剂,其能将蛋白质分子绑在一起,并使蛋白质分子更容易集结从而结晶。

  该研究的领导者、帝国理工学院手术和癌症系的教授劳米·查彦(音译)表示,需要很强的力量才能让蛋白质脱离溶液并形成晶体,MIPs可以成为这个过程的“幕后推手”,它会使用这个蛋白质作为其形成晶体的模板,一旦第一个或第一组分子被放在正确的地方,其他分子能自我排列在它周围并且开始结晶。研究发现,有6个不同的MIPs诱导9个蛋白质形成了晶体,而这些蛋白质在此前的实验中结晶情况并不理想。

  查彦表示:“合理的药物设计依赖于科学家们了解靶向蛋白质的结构,得到好的晶体对研究这个结构来说不可或缺。使用MIPs,我们能得到比使用其他方法更好的晶体,也能增大让新蛋白质结晶的可能性,这对新药研发将产生深远的影响。”